LED可调驱动电路电源设计

LED可调驱动电源课程设计

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LED驱动电源课程设计

一、设计规格

1、设计一个恒流LED驱动电路，电流值为350mA

2、设计一个调光电路，PWM波的占空比由20%~80%可调

3、整个驱动电路有9V供电

4、LED电压4-8V

5、电路效率90%

二、设计过程

1、画原理图

2、原理描述

A、555芯片构成的PWM脉宽调制电路

PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。 PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。 PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。

以下为PWM工作原理:

Reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。当电路通电时，Pin 2 (触发点)接脚是低电位，因为电容器C2开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C2开始通过R1和对二极管D2充电。当在C2的电压到达+V

的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。

当第3接脚到低电位，电容器C2起动通过R1和D1的放电。当在C2的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。 Pin 5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。

电容器C2通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。

PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C2的数值。公式：频率(Hz)= 1.44/(R1 * C2)

B、HV9910B构成的恒流驱动电路

HV9910B是PWM高效率LED驱动IC。它允许电压从8VDC一直到450VDC而对HBLED有效控制。HV9910B通过一个可升至300KHz的频率来控制外部的MOSFET，该频率可用一个电阻调整。LED串是受到恒定电流的控制而不是电压，如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。输出电流调整范围可从MA级到 1.0A。HV9910B使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910B的线性调光器的外部控制电压所控制。

调光：

有两种方式可实现调光，取决于不同的应用，可以单独调节也可

组合调节。LED的输出电流能被控制，也能被线性调节改变，或通过控制电流的开关来维持电流的不变，第二种调光方式(PWM调光)通过改变输出电流的占空比来控制LED的亮度。

线性调光通过调节LD pin脚的电压从0到250mV而实现，该控制电压优先于内部CS pi设定值250mV，从而可输出电流实现编程。

PWM调光通过外部PWM信号加在PWM_D pin端而实现。该PWM信号可有微控制器货脉冲发生器按希望的LED的亮度以一定的占空比来实现。再次PWM方式下，以该信号的有效和失效转换来调节LED的电流。在此模式，LED的电流处在这两种状态之一：零或由采样电阻设定的正常电流。

他不可能用这个方法去达到比HV9910用采样电阻设定的水平更高的平均亮度。HV9910用这种PWM控制方法，这灯的输出只能在0~100%之间调整。此PWM调光方法的精度仅仅取决于GATE的最小脉宽限制，即此频率的占空比的百分比。

2、参数确定

A、确定开关频率

根据HV9910B的数据手册

可取RT=100k

所以Toff =（RT+22）/ 25= 5us

D = 80% , Ts = 25us Fmin = 40Khz

D = 13%, Ts = 767 ns Fmax = 173.4Khz

取中间值f=100khz

B、确定C3的参数

C= （Io*Toff）/(0.05Vinmin) =3.7uf

故选取4.7uf的电容耐压值选取50V

C、电感L的选择

取决于LED电流的纹波，若设LED的电流纹波<15%，Toff是电感对LED的续流时间则

U=Vled=V omax=（L·△I）/△t

根据HV9910的数据手册可算得

L=380uH 故选取470uH的电感

D、MOS管的选择

选取MOS管首先根据工作电流和其耐压值

反向峰值=V oinmax+0.5Vmax =1.5Vinmax

=45V

电流则是占空比最大时

I=3·0.8Io=0.28*3=0.84A

故选取1A/50V的MOSFET

E、检测电阻的选取

根据HV9910B的数据手册可知

Vcs=1.15Io*Rcs

所以Rcs=0.625Ω

F、PWM频率的计算

PWM信号频率：1/(R1+R2)*C2*ln2=1/(11k)*0.1*ln2=1.3Khz

三、制作过程

1、熟练掌握Protel 99se、Pretus等软件的操作

2、根据老师提供的电路设计组合电路，并理解其工作原理

3、用Protel 99se画出原理图，并自主设计封装，生成PCB图

4、PCB图的布局及连线

5、打印PCB图并转印至铜板上

6、对铜板进行腐蚀

7、元器件的焊接

8、完善电路板

四、检测

1、检查电路板，是否有断线？如有断线进行修补。

2、给电路板通电，检测电路上的LED是否能运行，是否能实现调光？

3、若不能点亮则检查元器件是否焊接错误，尤其是电容、二极管的方向。

4、若是电路板灯亮，而不能调光；则检查是否有虚焊、漏焊的位置。

5、能点亮且能调光的，则用示波器观看波形是否满足设计要求，1.3khz的频率及占空比由20%~100%的调节。